Convertire °C in K

La scala Celsius mette lo zero al punto di congelamento dell’acqua e il cento a quello di ebollizione, al livello del mare. Anders Celsius l’aveva proposta al contrario: per lui lo zero era l’ebollizione.

Il kelvin parte dallo zero assoluto, dove non resta energia termica da togliere, e i suoi passi sono della stessa ampiezza di quelli Celsius. Non porta il simbolo di grado: si scrive 300 K, non 300 °K.

grado Celsius e kelvin non cominciano a contare dallo stesso posto, quindi nessun numero da solo converte fra i due. Moltiplicare è esattamente l'errore che questa pagina esiste per evitare: è giusto a una sola temperatura e sbagliato ovunque altro, e lo scarto cresce quanto più ti allontani da quel punto.

I due capi della scala di questa pagina lo mostrano. 0 °C sono 273,15 K e 100 °C sono 373,15 K: cento passi da un lato, 100 dall'altro, e i due zeri in posti diversi. Per questo la formula qui sopra ha due parti, qualcosa per cui moltiplicare e qualcosa da sommare; togli la somma e il risultato smette di sbagliare piano e comincia a sbagliare parecchio.

Il kelvin parte dallo zero assoluto, il punto in cui non resta energia termica da togliere e sotto il quale non esiste più niente da misurare. È questo a farne una scala su cui si può moltiplicare: 200 K sono davvero il doppio di 100 K, in un modo in cui 200 °C non sono il doppio di 100 °C.

Né Celsius né Fahrenheit possono dire altrettanto. I loro zeri sono stati scelti, non trovati, ed è per questo che il doppio di una lettura in Celsius non significa assolutamente nulla.

Ogni altra conversione di questo sito riscalca una grandezza. Questa sposta un’origine. Un kelvin è definito esattamente della stessa ampiezza di un grado Celsius, quindi le due scale differiscono solo per dove sta lo zero, e la conversione è 273,15 sommato alla cifra Celsius e nient’altro. 20 °C sono 293,15 K, 0 °C sono 273,15 K, e −273,15 °C sono 0 K.

Questa è l’unica conversione della categoria temperatura senza nessuna moltiplicazione dentro, ed è la più facile da controllare: le due cifre devono sempre differire esattamente di 273,15, e un risultato sbagliato di 273 o di 0,15 ha perso una cifra, non arrotondato male.

Zero kelvin è il punto in cui un sistema non trattiene energia termica rimovibile. Non è «molto freddo» sullo stesso continuo di un congelatore: è il limite inferiore della scala di temperatura, ed è per questo che una scala assoluta non porta letture negative.

Non si può raggiungere, ed è la terza legge della termodinamica, non un limite ingegneristico: ogni fase di raffreddamento rimuove una frazione di ciò che resta, quindi il numero di fasi necessarie per arrivare a zero non ha limite. La temperatura di fondo dello spazio vuoto è 2,725 K, cioè −270,4 °C.

L’unità è il kelvin, il simbolo è K, e non prende né il segno di grado né la parola «gradi». Si scrive 300 K, si legge trecento kelvin. È così dal 1967, quando il nome «grado Kelvin» e il simbolo °K vennero ritirati formalmente, quindi un °K stampato oggi rispecchia un’abitudine più che uno standard.

Due convenzioni minori viaggiano insieme a questa: il nome dell’unità è minuscolo nel testo corrente — un kelvin, trecento kelvin — mentre il simbolo è maiuscolo; e c’è uno spazio tra numero e simbolo, 300 K e non 300K, la stessa regola che dà a 20 °C il suo spazio prima del segno di grado.

Poiché le due scale condividono l’ampiezza del grado, ogni differenza di temperatura è lo stesso numero in entrambe. Un processo che riscalda qualcosa di 15 °C lo riscalda di 15 K, senza nulla da sommare. È il motivo per cui le schede tecniche danno i coefficienti di temperatura per K intendendo per grado Celsius.

Così una resistenza con deriva di 50 ppm/K deriva di cinquanta parti per milione per ogni grado Celsius di variazione. Sommare 273,15 a una cifra del genere sarebbe un errore di categoria, perché non è mai stata una lettura assoluta ma una differenza.

Un rapporto tra due letture Celsius non significa nulla, ed è questo il caso pratico per convertire. Scaldare l’aria da 20 °C a 40 °C non raddoppia nulla. In kelvin lo stesso cambiamento è da 293,15 K a 313,15 K, un aumento del 6,8 per cento, ed è quella cifra, non il raddoppio, che qualunque legge fisica userà.

Un recipiente sigillato di gas a 20 °C e 1 bar, scaldato a 40 °C, arriva a circa 1,068 bar, perché la pressione a volume costante segue la temperatura assoluta. Calcolando in Celsius e raddoppiando si otterrebbe 2 bar, sbagliato di quasi il doppio.

Fino al 2019 il kelvin era definito dall’acqua: esattamente 1/273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell’acqua, l’unica combinazione di temperatura e pressione in cui coesistono ghiaccio, liquido e vapore. Quel punto sta a 273,16 K, cioè 0,01 °C, ed è quel centesimo di grado a dare lo .15 a ogni conversione di questa pagina.

Dalla revisione del 2019 del Sistema Internazionale, il kelvin è fissato dal valore esatto della costante di Boltzmann, 1,380649 × 10⁻²³ joule per kelvin — un legame con l’energia anziché con una sostanza. Lo scarto di 273,15 è rimasto esattamente dov’era.

Una serie breve copre la maggior parte dei casi: zero assoluto a 0 K, congelamento dell’acqua a 273,15 K, ambiente standard di laboratorio a 298,15 K, ebollizione dell’acqua a 373,15 K, temperatura corporea a 310,15 K. Ognuna finisce per .15, il che funziona anche da controllo: un numero Celsius intero converte sempre in una cifra kelvin che finisce per .15.

Le due condizioni standard vanno tenute distinte, perché la letteratura usa entrambe e raramente dice quale. La temperatura e pressione standard IUPAC sono 273,15 K a 100 kPa; la temperatura e pressione ambiente standard sono 298,15 K alla stessa pressione. Un volume molare citato senza nominarne una è ambiguo di circa il nove per cento.